Естественная наука - это... Физическая география. Химия, физика. Физика это естественная наука


Физика - это... Что такое Физика?

Примеры разнообразных физических явлений

Фи́зика (от др.-греч. φύσις — природа) — область естествознания, наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.[1]

Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимичны, поскольку обе дисциплины пытаются объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции XVI века физика выделилась в отдельное научное направление.

В русский язык слово «физика» было введено Михаилом Васильевичем Ломоносовым, когда он издал первый в России учебник физики в переводе с немецкого языка. Первый русский учебник под названием «Краткое начертание физики» был написан первым русским академиком П. И. Страховым.

В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов и позже мобильных телефонов, открытия в термодинамике позволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности. Однако новые исследования постоянно поднимают новые загадки и обнаруживают явления, для объяснения которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

Общенаучные основы физических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.

Предмет физики

Физика — это наука о природе (естествознание) в самом общем смысле (часть природоведения). Она изучает различные субстанции бытия (материю, вещество, поля) и наиболее простые и вместе с тем наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.

Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем, например, сохранение энергии, — их называют физическими законами. Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология, геология, химия и др.) описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например, химия изучает атомы, образованные из них вещества и превращения одного вещества в другое. Химические же свойства вещества однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики, как термодинамика, электромагнетизм и квантовая физика.

Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий (см. математическая физика).

Научный метод

Физика — естественная наука. В ее основе лежит экспериментальное исследование явлений природы, а ее задача — формулировка законов, которыми объясняются эти явления. Физика сосредоточивается на изучении фундаментальных и простейших явлений и на ответах на простые вопросы: из чего состоит материя, каким образом частицы материи взаимодействуют между собой, по каким правилам и законам осуществляется движение частиц и т. д. В основе физических исследований лежат наблюдения. Обобщение наблюдений позволяет физикам формулировать гипотезы о совместных общих черт этих явлений, по которым велись наблюдения. Гипотезы проверяются с помощью продуманного эксперимента, в котором явление проявлялось бы в как можно более чистом виде и не осложнялось бы другими явлениями. Анализ данных совокупности экспериментов позволяет сформулировать закономерность. На первых этапах исследований закономерности носят преимущественно эмпирический, феноменологический характер, то есть явление описывается количественно с помощью определенных параметров, характерных для исследуемых тел и веществ. Анализируя закономерности и параметры, физики строят физические теории, которые позволяют объяснить изучаемые явления на основе представлений о строении тел и веществ и взаимодействие между их составными частями. Физические теории, в свою очередь, создают предпосылки для постановки точных экспериментов, в ходе которых в основном определяются рамки их применения. Общие физические теории позволяют формулировки физических законов, которые считаются общими истинами, пока накопления новых экспериментальных результатов не потребует их уточнения.

Так, например, Стивен Грей заметил, что электричество можно передавать на довольно значительное расстояние с помощью увлажненных нитей и начал исследовать это явление. Георг Ом сумел найти для него количественную закономерность — ток в проводнике пропорционален напряжению (закон Ома). При этом, конечно, эксперименты Ома опирались на новые источники питания и на новые способы измерять действие электрического тока, что позволило количественно охарактеризовать его. По результатам дальнейших исследований удалось абстрагироваться от формы и длины проводников и ввести такие феноменологические характеристики, как удельное сопротивление проводника и внутреннее сопротивление источника питания. Закон Ома и поныне основа электротехники, однако исследования установили также рамки его применения — открыли элементы электрической цепи с нелинейными вольт-амперными характеристиками а также вещества, не имеющие электрического сопротивления — сверхпроводники. После открытия заряженных микроскопических частиц — электронов, была сформулирована микроскопическая теория электропроводности, объясняющая зависимости сопротивления от температуры посредством рассеяния электронов на колебаниях кристаллической решетки, примесях и т. д.

В. И. Ленин писал: «Одним словом, сегодняшний «физический» идеализм точно так же, как вчерашний «физиологический» идеализм, означает только то, что одна школа естествоиспытателей в одной отрасли естествознания скатилась к реакционной философии, не сумев прямо и сразу подняться от метафизического материализма к диалектическому материализму. Этот шаг делает и сделает современная физика, но она идет к единственно верному методу и единственно верной философии естествознания не прямо, а зигзагами, не сознательно, а стихийно, не видя ясно своей «конечной цели», а приближаясь к ней ощупью, шатаясь, иногда даже задом».( Ленин В. И. Материализм и эмпириокритицизм. — Полн. собр. соч., т. 18, с. 327. )

Количественный характер физики

Физика — количественная наука. Физический эксперимент опирается на измерения, то есть сравнение характеристик исследуемых явлений с определенными эталонами. С этой целью физика развила совокупность физических единиц и измерительных приборов. Отдельные физические единицы объединяются в системы физических единиц. Так, на современном этапе развития науки стандартом является Международная система СИ.

Полученные экспериментально количественные зависимости позволяют использовать для своей обработки математические методы и строить теоретические, то есть математические модели изучаемых явлений.

С изменением представлений о природе тех или иных явлений меняются также физические единицы, в которых измеряются физические величины. Так, например, для измерения температуры сначала были предложены произвольные температурные шкалы, которые делили промежуток температур между характерными явлениями (например, замерзанием и кипением воды) на определенное количество меньших промежутков, которые получили название градусов температуры. Для измерения количества теплоты была введена единица — калория, которая определяла количество теплоты, необходимой для нагрева грамма воды на один градус. Однако со временем физики установили соответствие между механической и тепловой формой энергии. Таким образом, оказалось, что предложенная ранее единица количества теплоты, калория, является излишней, как единица измерения температуры. И количество теплоты и температуру можно измерять в единицах механической энергии. В современную эпоху калория и градус не вышли из практического употребления, но между этими величинами и единицей энергии Джоулем существует точное числовое соотношение. Градус, как единица измерения температуры входит в систему СИ, а коэффициент перехода от температурной к энергетическим величинам, постоянная Больцмана, считается физической постоянной.

История физики

Физика — это наука о материи, ее свойствах и движении. Она является одной из наиболее древних научных дисциплин. Люди пытались понять свойства материи из древнейших времен: почему тела падают на землю, почему разные вещества имеют различные свойства и т. д. Интересовали людей также вопрос о строении мира, о природе Солнца и Луны. Сначала ответы на эти вопросы пытались искать в философии. В основном философские теории, которые пытались дать ответы на такие вопросы не проверялись на практике. Однако, несмотря на то, что нередко философские теории неправильно описывали наблюдения, еще в древние времена человечество добилось значительных успехов в астрономии, а греческий мудрец Архимед даже сумел дать точные количественные формулировки многих законов механики и гидростатики.

Некоторые теории древних мыслителей, как, например, идеи о атомах, которые были сформулированы в древних Греции и Индии, опережали время. Постепенно от общей философии начало отделяться естествознание, как и его часть, которая описывает окружающий мир. Одна из основных книг Аристотеля называется «Физика». Несмотря на некоторые неправильные утверждения, физика Аристотеля на протяжении веков оставалась основой знаний о природе.

См. также: Природное явление

Период до научной революции

Свойство человечества сомневаться и пересматривать положения, которые раньше считались единственно истинными, в поисках ответов на новые вопросы в итоге привела к эпохе великих научных открытий, которую сегодня называют научной революцией, начавшейся примерно со второй половины 16-го века. Предпосылки к этим коренным изменениям сложились благодаря достоянию древних мыслителей, наследие которых можно проследить до Индии и Персии. Сюда входят эллиптические модели планетарных орбит, опиравшиеся на гелиоцентрическую модель Солнечной системы, которую разработал индийский математик и астроном Ариабхата I, базовые положения атомизма, предложенные индусскими и джайнистськимы философами, теория о том, что свет эквивалентно энергетическим частицам буддистских мыслителей Дигнагы и Дхармакирти, оптическая теория арабского ученого Альхазена, изобретение персом Могаммадом аль Фазари астролябии. Персидский ученый Насир аль Дин ат Туси указал на значительные недостатки птолемеевской системы.

Средневековая Европа на какое-то время потеряла знания античных времен, но под влиянием Арабского халифата сохраненные арабами сочинения Аристотеля вернулись. В 12-13 веках нашли свой ​​путь в Европу также произведения индийских и персидских ученых. В Средние века начал складываться научный метод, в котором основная роль отводилась экспериментам и математическому описанию. Ибн аль-Хайсам (Альхазен) считается основоположником научного метода. В своей «Книге о оптике», написанной в 1021 году, он описывал эксперименты, поставленные для того, чтобы доказать справедливость своей теории зрения, которая утверждала, что глаз воспринимает свет, излучаемый другими объектами, а не сам глаз излучает свет, как считали раньше Евклид и Птолемей. В экспериментах Альхазена использовалась камера обскура. С помощью этого прибора он проверял свои гипотезы относительно свойств света: или свет распространяется по прямой, или смешиваются в воздухе различные лучи света.

Научная революция

Период научной революции характеризуется утверждением научного метода исследований, вычленением физики из массы натурфилософии в отдельную область и развитием отдельных разделов физики: механики, оптики, термодинамики и т. д.

Большинство историков придерживаются мнения о том, что научная революция началась в 1543 году, когда Копернику привезли из Нюрнберга впервые напечатанный экземпляр его книги «Об обращении небесных сфер».

На протяжении века с тех пор знания человечество обогатилось работами таких исследователей, как Галилео Галилея, Христиана Гюйгенса, Иоганна Кеплера и Блеза Паскаля. Галилей первым начал последовательно применять научный метод, проводя эксперименты, чтобы подтвердить свои предположения и теории. Он сформулировал некоторые законы динамики и кинематики, в частности закон инерции, и проверил их опытным путем. В 1687 году Ньютон опубликовал книгу «Principia», в которой в подробностях описал две основополагающие физические теории: законы движения тел, известные под названием законы Ньютона, и законы тяготения. Обе теории прекрасно согласовывались с экспериментом. Книга также приводила теории движения жидкостей. Впоследствии классическая механика была переформулирована и расширенная Леонардом Эйлером, Жозефом-Луи Лагранжем, Уильямом Гамильтоном и другими. Законы гравитации заложили основу тому, что позже стало астрофизикой, которая использует физические теории для описания и объяснения астрономических наблюдений.

После установления законов механики Ньютоном, следующим исследовательским полем стало электричество. Основы создания теории электричества заложили наблюдения и опыты таких ученых 17-го века, как Роберт Бойль, Стивен Грей, Бенджамин Франклин. Сложились основные понятия — электрический заряд и электрический ток. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей объединил электричество и магнетизм, продемонстрировав, что движущийся магнит индуцирует в электрической цепи ток. Опираясь на эту концепцию, Джеймс Клерк Максвелл построил теорию электромагнитного поля. Кроме электромагнитных явлений уравнения Максвелла описывают свет. Подтверждение этому нашел Генрих Герц, открыв радиоволны.

С построением теории электромагнитного поля и электромагнитных волн победой волновой теории света, основанной Гюйгенсом, над корпускулярной теорией Ньютона, завершилось построение классической оптики. На этом пути оптика обогатилась пониманием дифракции и интерференции света, достигнутым благодаря трудам Френеля и Янга.

В 18-м и начале 19-го века были открыты основные законы поведения газов, а со временем тепловых машин сформировалась наука термодинамика. В 19-ом веке Джоуль установил эквивалентность механической и тепловой энергий, что привело к формулировке закона сохранения энергии. Благодаря Клаузиусу был сформулирован второй закон термодинамики, Гиббс заложил основы статистической физики, Людвиг Больцман предложил статистическую интерпретацию понятия энтропии.

Под конец девятнадцатого века физики подошли к значительному открытию — экспериментальному подтверждению существования атома.

В конце девятнадцатого века изменилась роль физики в обществе. Возникновение новой техники: электричества, радио, автомобиля и т. д., требовало большого объема прикладных исследований. Занятия наукой стало профессией. Фирма General Electric первой открыла собственные исследовательские лаборатории. Такие же лаборатории стали появляться в других фирмах.

Смена парадигм

Конец девятнадцатого, начало двадцатого века был временем, когда под давлением новых экспериментальных данных физикам пришлось пересмотреть старые теории и заменить их новыми, заглядывая все глубже в строение материи. Эксперимент Майкельсона — Морли выбил основу из-под ног электромагнетизма, поставив под сомнение существование эфира. Были открыты новые явления, такие как рентгеновские лучи и радиоактивность. Не успели физики доказать существование атома, как появились доказательства существования электрона, эксперименты с фотоэффекта и измерения спектра теплового излучения давали результаты, которые невозможно было объяснить, исходя из принципов классической физики. В прессе этот период назывался кризисом физики, но одновременно он стал периодом триумфа физики, сумевшей выработать новые революционные теории, которые не только объяснили непонятные явления, но и многие другие, открыв путь к новому пониманию природы.

В 1905 году Альберт Эйнштейн построил специальную теорию относительности, которая продемонстрировала, что понятие эфира не требуется при объяснении электромагнитных явлений. При этом пришлось изменить классическую механику Ньютона, дав ей новую формулировку, справедливую при больших скоростях. Коренным образом изменились также представления о природе пространства и времени. Эйнштейн развил свою теорию в общую теорию относительности, опубликованную в 1916 году. Новая теория включала в себя описание гравитационных явлений и открыла путь к становлению космологии — науки об эволюции Вселенной.

Рассматривая задачу о тепловом излучении абсолютно черного тела Макс Планк в 1900 году предложил невероятную идею, что электромагнитные волны излучаются порциями, энергия которых пропорциональна частоте. Эти порции получили название квантов, а сама идея начала построение новой физической теории — квантовой механики, которая еще больше изменила классическую ньютоновскую механику, на этот раз при очень малых размерах физической системы. В том же 1905-м году Альберт Эйнштейн применил идею Планка для успешного объяснения экспериментов с фотоэффектом, предположив, что электромагнитные волны не только излучаются, но и поглощаются квантами. Корпускулярная теория света, которая, казалось, потерпела сокрушительное поражение в борьбе с волновой теорией, вновь получила поддержку.

Спор между корпускулярной и волновой теорией нашел свое решение в корпускулярно-волновом дуализме, гипотезе, сформулированной Луи де Бройлем. По этой гипотезе не только квант света, а любая другая частица проявляет одновременно свойства, присущие как корпускул, так и волны. Гипотеза Луи де Бройля подтвердилась в экспериментах с дифракции электронов.

В 1911 году Эрнест Резерфорд предложил планетарную теорию атома, а в 1913 году Нильс Бор построил модель атома, в которой постулировал квантовый характер движения электронов. Благодаря работам Вернера Гайзенберга, Эрвина Шредингера, Вольфганга Паули, Поля Дирака и многих других квантовая механика нашла свое точную математическую формулировку, подтвердждённую многочисленными экспериментами. В 1927 году была произведена копенгагенская интерпретация, которая открывала путь для понимания законов квантового движения на качественном уровне.

Физика современности

С открытием радиоактивности Анри Беккерелем началось развитие ядерной физики, которая привела к появлению новых источников энергии: атомной энергии и энергии ядерного синтеза. Открытые при исследованиях ядерных реакции новые частицы: нейтрон, протон, нейтрино, дали начало физике элементарных частиц. Эти новые открытия на субатомном уровне оказались очень важными для физики на уровне Вселенной и позволили сформулировать теорию её эволюции — теорию Большого взрыва.

Сложилось окончательное разделение труда между физиками-теоретиками и физиками-экспериментаторами. Энрико Ферми был, пожалуй, последним выдающимся физиком, успешным как в теории, так и в экспериментальной работе.

Передний край физики переместился в область исследования фундаментальных законов, ставя перед собой цель создать теорию, которая объясняла бы Вселенную, объединив теории фундаментальных взаимодействий. На этом пути физика получила частичные успехи в виде теории электрослабого взаимодействия и теории кварков, обобщённой в так называемой стандартной модели. Однако, квантовая теория гравитации до сих пор не построена. Определенные надежды связываются с теорией струн.

Начиная с создания квантовой механики, быстрыми темпами развивается физика твердого тела, открытия которой привели к возникновению и развитию электроники, а с ней и информатики, которые внесли коренные изменения в культуру человеческого общества.

Теоретическая и экспериментальная физика

В основе своей физика — экспериментальная наука: все её законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику.

Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В её задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий. Многие достижения в физике были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению явлений, не описываемых существующими теориями. Например, экспериментальное изучение фотоэффекта послужило одной из посылок к созданию квантовой механики (хотя рождением квантовой механики считается появление гипотезы Планка, выдвинутой им для разрешения ультрафиолетовой катастрофы — парадокса классической теоретической физики излучения).

В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление).

При изучении любого явления экспериментальные и теоретические аспекты одинаково важны.

Прикладная физика

От своего зарождения физика всегда имела большое прикладное значение и развивалась вместе с машинами и механизмами, которые человечество использовало для своих нужд. Физика широко используется в инженерных науках, немало физиков были одновременно изобретателями и, наоборот. Механика, как часть физики, тесно связана с теоретической механикой и сопротивлением материалов, как инженерными науками. Термодинамика связана с теплотехникой и конструированием тепловых двигателей. Электричество связано с электротехникой и электроникой, для становления и развития которой очень важны исследования в области физики твердого тела. Достижения ядерной физики обусловили появление ядерной энергетики, и тому подобное.

Физика также имеет широкие междисциплинарные связи. На границе физики, химии и инженерных наук возникла и быстро развивается такая отрасль науки как материаловедение. Методы и инструменты используются химией, что привело к становлению двух направлений исследований: физической химии и химической физики. Все мощнее становится биофизика — область исследований на границе между биологией и физикой, в которой биологические процессы изучаются исходя из атомарного структуры органических веществ. Геофизика изучает физическую природу геологических явлений. Медицина использует методы, такие как рентгеновские и ультразвуковые исследования, ядерный магнитный резонанс — для диагностики, лазеры — для лечения болезней глаз, ядерное облучение — в онкологии, и тому подобное.

Основные теории

Хотя физика имеет дело с разнообразными системами, некоторые физические теории применимы в больших областях физики. Такие теории считаются в целом верными при дополнительных ограничениях. Например, классическая механика верна, если размеры исследуемых объектов намного больше размеров атомов, скорости существенно меньше скорости света, и гравитационные силы малы. Эти теории всё ещё активно исследуются; например, такой аспект классической механики, как теория хаоса был открыт только в XX веке. Они составляют основу для всех физических исследований.

Разделы физики

Макроскопическая физика

Микроскопическая физика

Разделы физики на стыке наук

Справка

Важнейшие журналы

Российские

Зарубежные

  • Nature Physics
  • Журналы Американского физического общества
    • Physics — короткие обзорные статьи по результатам, опубликованным в других журналах общества.
    • Reviews of Modern Physics (RMP) Публикует обзорные статьи по большим разделам физики
    • Physical Review Letters (PRL) Наиболее престижный (после Nature и Science) журнал: короткие статьи по новейшим исследованиям
    • Physical Review (A,B,C,D,E) Статьи разного формата, более подробные, но менее оперативно публикуемые, чем в Phys. Rev. Lett.
    • Annals of Physics
  • Журналы Американского института физики
  • Европейские журналы
    • Journal of Physics (A, B, C …)
    • New Journal of Physics
    • Physica (A, B, C …)
    • Physics Letters A
    • Europhysics Letters
    • Zeitschrift für Physik Именно в этом журнале публиковались Эйнштейн, Гейзенберг, Планк…
    • Nuovo cimento (A, B, C …)
    • Foundations of Physics
  • Научно-популярные журналы

А также архив препринтов arXiv.org, на котором статьи появляются гораздо раньше их появления в журналах и доступны для свободного скачивания.

См. также

Ссылки

Коды в системах классификации знаний

Примечания

Литература

  • Иванов Б. Н. Законы физики. Изд.3, М.:URSS, 2010 г., 368 с

dic.academic.ru

2QM.ru: Естественная наука - это... Физическая география. Химия, физика

Наука - одна из важнейших областей человеческой деятельности на современном этапе развития мировой цивилизации. На сегодняшний день существуют сотни различных дисциплин: технические, общественные, гуманитарные, естественные науки. Что они изучают? Как развивалось естествоведение в историческом аспекте?

Содержание статьи

Естественная наука - это...

Что такое естествознание? Когда оно зародилось и из каких направлений состоит?

Естественная наука - это дисциплина, изучающая природные явления и феномены, которые выступают внешними по отношению к субъекту исследований (человеку). Термин "естествознание" в русском языке происходит от слова "естество", что есть синонимом к слову "природа".

Фундаментом естествознания можно считать математику, а также философию. Из них, по большому счету, вышли все современные естественные науки. Вначале натуралисты пытались ответить на все вопросы, касающиеся природы и её всяческих проявлений. Затем, по мере усложнения предмета исследований, естествознание начало дробиться на отдельные дисциплины, которые со временем ставали все более обособленными.

В контексте современного времени естественная наука - это комплекс научных дисциплин о природе, взятых в их тесной взаимосвязи.

История формирования естественных наук

Развитие естественных наук происходило постепенно. Однако интерес человека к явлениям природы проявился еще в древности.

Натурфилософия (по сути, наука) активно развивалась в Древней Греции. Античные мыслители, с помощью примитивных методов исследований и, порой, интуиции, смогли сделать целый ряд научных открытий и важных предположений. Уже тогда натурфилософы были уверены, что Земля вращается вокруг Солнца, могли объяснить солнечные и лунные затмения, довольно точно измерили параметры нашей планеты.

В эпоху Средневековья развитие естествознания заметно замедлилось и находилось в сильной зависимости от церкви. Многие ученые в это время были гонимы за так называемое инаковерие. Все научные исследования и изыскания, по сути, сводились к истолкованию и обоснованию священных писаний. Тем не менее в эпоху Средних веков существенно развивалась логика и теория. Стоит также отметить, что в это время центр натурфилософии (непосредственного изучения природных явлений) географически сместился в сторону арабо-мусульманского региона.

В Европе бурное развитие естествознания начинается (возобновляется) лишь в XVII-XVIII веках. Это время масштабного накопления фактических знаний и эмпирического материала (результатов "полевых" наблюдений и экспериментов). Естественные науки 18 века также основываются в своих исследованиях на результаты многочисленных географических экспедиций, плаваний, изучений вновь открытых земель. В XIX веке снова на первое место выходит логика и теоретическое мышление. В это время ученые активно обрабатывают все собранные факты, выдвигая различные теории, формулируя закономерности.

К самым выдающимся естествоиспытателям в истории мировой науки следует отнести Фалеса, Эратосфена, Пифагора, Клавдия Птолемея, Архимеда, Исаака Ньютона, Галилео Галилея, Рене Декарта, Блеза Паскаля, Никола Тесла, Михаила Ломоносова и многих других известных ученых.

Проблема классификации естествознания

К базовым естественным наукам относятся: математика (которую также часто именуют "королевой наук"), химия, физика, биология. Проблема классификации естествознания существует уже давно и беспокоит умы не одного десятка ученых и теоретиков.

Лучше всего с этой дилеммой справился Фридрих Энгельс - немецкий философ и ученый, который более известен в качестве близкого друга Карла Маркса и соавтора его известнейшего труда под названием "Капитал". Он смог выделить два основных принципа (подхода) типологии научных дисциплин: это объективный подход, а также принцип развития.

Максимально подробную классификацию наук предложил советский методолог Бонифатий Кедров. Она не потеряла свою актуальность и в наши дни.

Перечень естественных наук

Весь комплекс научных дисциплин принято делить на три большие группы:

  • гуманитарные (или общественные) науки;
  • технические;
  • естественные.

Природу изучают последние. Полный перечень естественных наук представлен ниже:

  • астрономия;
  • физическая география;
  • биология;
  • медицина;
  • геология;
  • почвоведение;
  • физика;
  • природоведение;
  • химия;
  • ботаника;
  • зоология;
  • психология.

Что касается математики, то у ученых нет единого мнения, к какой группе научных дисциплин её стоит относить. Одни считают её естественной наукой, другие - точной. Некоторые методологи относят математику в отдельный класс так называемых формальных (или абстрактных) наук.

Химия

Химия - это обширная область естествознания, главным объектом изучения которой является вещество, его свойства и строение. Данная наука рассматривает природные тела и объекты на атомно-молекулярном уровне. Она также изучает химические связи и реакции, возникающие при взаимодействии разных структурных частиц вещества.

Впервые теорию о том, что все природные тела состоят из более мелких (не видимых человеку) элементов, выдвинул древнегреческий философ Демокрит. Он предположил, что каждое вещество включает в себя более мелкие частицы, подобно тому, как слова состоят из различных букв.

Современная химия - это сложная наука, включающая в себя несколько десятков дисциплин. Это неорганическая и органическая химии, биохимия, геохимия, даже космохимия.

Физика

Физика - одна из древнейших наук на Земле. Открытые ею законы выступают базисом, фундаментом для всей системы дисциплин естествознания.

Впервые термин "физика" употребил еще Аристотель. В те далекие времена она была практически тождественной философии. В самостоятельную науку физика начала превращаться лишь в XVI веке.

Сегодня под физикой понимают науку, изучающую материю, её строение и движение, а также общие законы природы. В её структуре выделяют несколько основных разделов. Это классическая механика, термодинамика, квантовая физика, теория относительности и некоторые другие.

Физическая география

Разграничение между естественными и гуманитарными науками жирной линией прошло по "телу" некогда единой географической науки, разделив отдельные её дисциплины. Так, физическая география (в отличие от экономической и социальной) оказалась в лоне естествознания.

Эта наука изучает географическую оболочку Земли в целом, а также отдельные природные компоненты и системы, входящие в её состав. Современная физическая география состоит из ряда отраслевых наук. Среди них:

  • ландшафтоведение;
  • геоморфология;
  • климатология;
  • гидрология;
  • океанология;
  • почвоведение и прочие.

Естественные и гуманитарные науки: единство и различия

Гуманитарные, естественные науки - так ли они далеки друг от друга, как это может показаться?

Разумеется, эти дисциплины отличаются по объекту исследований. Естественные науки изучают природу, гуманитарные - концентрируют свое внимание на человеке и обществе. Гуманитарные дисциплины не могут соперничать с естественными в точности, они не способны математически доказать свои теории и подтвердить гипотезы.

С другой стороны, эти науки тесно связаны, переплетены друг с другом. Особенно в условиях XXI века. Так, математика уже давно внедрилась в литературу и музыку, физика и химия - в искусство, психология - в социальную географию и экономику и так далее. Кроме того, уже давно стало очевидным, что многие важные открытия делаются как раз на стыке нескольких научных дисциплин, которые, на первый взгляд, не имеют абсолютно ничего общего.

В заключение...

Естественная наука - это направление науки, изучающее природные явления, процессы и феномены. Таких дисциплин существует огромное множество: это химия и физика, математика и биология, география и астрономия.

Естественные науки, несмотря на многочисленные отличия в предмете и методах исследований, тесно связаны с общественными и гуманитарными дисциплинами. Особенно сильно эта связь проявляется в XXI веке, когда все науки сближаются и переплетаются.

2qm.ru

Естественная наука - это... Физическая география. Химия, физика

Наука - одна из важнейших областей человеческой деятельности на современном этапе развития мировой цивилизации. На сегодняшний день существуют сотни различных дисциплин: технические, общественные, гуманитарные, естественные науки. Что они изучают? Как развивалось естествоведение в историческом аспекте?

Естественная наука - это...

Что такое естествознание? Когда оно зародилось и из каких направлений состоит?

Естественная наука - это дисциплина, изучающая природные явления и феномены, которые выступают внешними по отношению к субъекту исследований (человеку). Термин "естествознание" в русском языке происходит от слова "естество", что есть синонимом к слову "природа".

Фундаментом естествознания можно считать математику, а также философию. Из них, по большому счету, вышли все современные естественные науки. Вначале натуралисты пытались ответить на все вопросы, касающиеся природы и её всяческих проявлений. Затем, по мере усложнения предмета исследований, естествознание начало дробиться на отдельные дисциплины, которые со временем ставали все более обособленными.

В Европе бурное развитие естествознания начинается (возобновляется) лишь в XVII-XVIII веках. Это время масштабного накопления фактических знаний и эмпирического материала (результатов "полевых" наблюдений и экспериментов). Естественные науки 18 века также основываются в своих исследованиях на результаты многочисленных географических экспедиций, плаваний, изучений вновь открытых земель. В XIX веке снова на первое место выходит логика и теоретическое мышление. В это время ученые активно обрабатывают все собранные факты, выдвигая различные теории, формулируя закономерности.

К самым выдающимся естествоиспытателям в истории мировой науки следует отнести Фалеса, Эратосфена, Пифагора, Клавдия Птолемея, Архимеда, Исаака Ньютона, Галилео Галилея, Рене Декарта, Блеза Паскаля, Никола Тесла, Михаила Ломоносова и многих других известных ученых.

Проблема классификации естествознания

К базовым естественным наукам относятся: математика (которую также часто именуют "королевой наук"), химия, физика, биология. Проблема классификации естествознания существует уже давно и беспокоит умы не одного десятка ученых и теоретиков.

Лучше всего с этой дилеммой справился Фридрих Энгельс - немецкий философ и ученый, который более известен в качестве близкого друга Карла Маркса и соавтора его известнейшего труда под названием "Капитал". Он смог выделить два основных принципа (подхода) типологии научных дисциплин: это объективный подход, а также принцип развития.

Максимально подробную классификацию наук предложил советский методолог Бонифатий Кедров. Она не потеряла свою актуальность и в наши дни.

Перечень естественных наук

Весь комплекс научных дисциплин принято делить на три большие группы:

  • гуманитарные (или общественные) науки;
  • технические;
  • естественные.

Природу изучают последние. Полный перечень естественных наук представлен ниже:

  • астрономия;
  • физическая география;
  • биология;
  • медицина;
  • геология;
  • почвоведение;
  • физика;
  • природоведение;
  • химия;
  • ботаника;
  • зоология;
  • психология.

Что касается математики, то у ученых нет единого мнения, к какой группе научных дисциплин её стоит относить. Одни считают её естественной наукой, другие - точной. Некоторые методологи относят математику в отдельный класс так называемых формальных (или абстрактных) наук.

Химия

Химия - это обширная область естествознания, главным объектом изучения которой является вещество, его свойства и строение. Данная наука рассматривает природные тела и объекты на атомно-молекулярном уровне. Она также изучает химические связи и реакции, возникающие при взаимодействии разных структурных частиц вещества.

Впервые теорию о том, что все природные тела состоят из более мелких (не видимых человеку) элементов, выдвинул древнегреческий философ Демокрит. Он предположил, что каждое вещество включает в себя более мелкие частицы, подобно тому, как слова состоят из различных букв.

Современная химия - это сложная наука, включающая в себя несколько десятков дисциплин. Это неорганическая и органическая химии, биохимия, геохимия, даже космохимия.

Физика

Физика - одна из древнейших наук на Земле. Открытые ею законы выступают базисом, фундаментом для всей системы дисциплин естествознания.

Впервые термин "физика" употребил еще Аристотель. В те далекие времена она была практически тождественной философии. В самостоятельную науку физика начала превращаться лишь в XVI веке.

Сегодня под физикой понимают науку, изучающую материю, её строение и движение, а также общие законы природы. В её структуре выделяют несколько основных разделов. Это классическая механика, термодинамика, квантовая физика, теория относительности и некоторые другие.

Физическая география

Разграничение между естественными и гуманитарными науками жирной линией прошло по "телу" некогда единой географической науки, разделив отдельные её дисциплины. Так, физическая география (в отличие от экономической и социальной) оказалась в лоне естествознания.

Эта наука изучает географическую оболочку Земли в целом, а также отдельные природные компоненты и системы, входящие в её состав. Современная физическая география состоит из ряда отраслевых наук. Среди них:

  • ландшафтоведение;
  • геоморфология;
  • климатология;
  • гидрология;
  • океанология;
  • почвоведение и прочие.

Естественные и гуманитарные науки: единство и различия

Гуманитарные, естественные науки - так ли они далеки друг от друга, как это может показаться?

Разумеется, эти дисциплины отличаются по объекту исследований. Естественные науки изучают природу, гуманитарные - концентрируют свое внимание на человеке и обществе. Гуманитарные дисциплины не могут соперничать с естественными в точности, они не способны математически доказать свои теории и подтвердить гипотезы.

С другой стороны, эти науки тесно связаны, переплетены друг с другом. Особенно в условиях XXI века. Так, математика уже давно внедрилась в литературу и музыку, физика и химия - в искусство, психология - в социальную географию и экономику и так далее. Кроме того, уже давно стало очевидным, что многие важные открытия делаются как раз на стыке нескольких научных дисциплин, которые, на первый взгляд, не имеют абсолютно ничего общего.

В заключение...

Естественная наука - это направление науки, изучающее природные явления, процессы и феномены. Таких дисциплин существует огромное множество: это химия и физика, математика и биология, география и астрономия.

Естественные науки, несмотря на многочисленные отличия в предмете и методах исследований, тесно связаны с общественными и гуманитарными дисциплинами. Особенно сильно эта связь проявляется в XXI веке, когда все науки сближаются и переплетаются.

autogear.ru

Физика и естественные науки — Концепция сатанизма

В так называемую эпоху «Просвещения» комплекс наук изучающих окружающую материальную природу получил название «естественные науки». В современности этот комплекс наук о материальной природе получил название «естествознание». Но так как само естествознание существовало задолго до оформления комплекса наук названных естественными и понималось как изучение существующего, чувственно ощущаемого в окружающем мире, то есть той самой материальной природы, то предпочтительнее употреблять именно естественные науки, если не производится ещё более точной конкретизации. А отделялись естественные науки от дисциплин с предметом другой природы – психической, духовной, социальной, то есть имматериальной в той или иной степени, зачастую полностью. Последнее, в свою очередь, предполагает понимание, что понятие природа это не то же самое, что материальная природа чувственного мира. Но о всём по порядку.

Естественные науки это комплекс научных дисциплин объединяемых изучением предметов с основными признаками свидетельствующими о их материальной природе. То есть естественные науки изучают сугубо материальные явления, процессы и тела, которые воспринимаются чувственным опытом. Такие предметы можно сгруппировать в основные категории интереса естественных наук:

  • Материя – многозначное понятие эффективнее всего определяемое как дефиниция, то есть перечисление основных признаков; признаки материи: протяжённость в пространстве, физическая или телесная природа, подверженность чувственному опыту в качестве внешней причины источника ощущений, составляющая вещественного мира и так далее;
  • Жизнь – особая форма организации материи именуемая «живая материя» с только ей присущими свойствами и особенностями, такими как, например, обмен веществ, регуляция функций, размножение и так далее. Не следует путать это понятие «жизнь» с бытием разумного существа как его субъективным осознанием и переживанием своего существования, тему бытия и существования я затрону в другой части книги;
  • Человек – как сложная структура организации живой материи в форме организма, то есть здесь под человеком понимается его тело – организм, а также связи и свойства присущие этому организму, но с опущением сознания и подобного ему;
  • Земля как планета доступная чувственном опыту человека, а соответственно экспериментальному исследованию, в условно полном объёме без каких-то препятствий. Разумеется, здесь делается послабление игнорирующее проблемы опыта в стеснённых или агрессивных условиях, например, вулканы, глубины океанов или земных недр и тому подобное; но эти проблемы незначительны по сравнению с изучением следующей категории;
  • Вселенная – совокупность обозримого и предполагаемого материального пространства, максимальный практический и эмпирически истинный уровень чувственного мира. Сложности с его изучением очевидны: расстояния, крайне агрессивные среды, относительно малая фактическая изученность и другие. Здесь не включаю теорию мультивселенной как излишне частную информацию перегружающую необходимое количество информации для раскрытия темы.

Исходя из категории материального естественные науки конкретизируются по предметам своего изучения в большие группы:

  • Физика, химия и физическая химия изучают материю;
  • Биология, ботаника и зоология изучают феномен жизни;
  • Анатомия, физиология и антропология (физическая) изучают человеческое тело;
  • Геология, минералогия, палеонтология, метеорология и география (физическая) изучают планету доступную для эксперимента и чувственного опыта без затруднений – Землю;
  • Астрономия, астрофизика и астрохимия изучают внеземное пространство-материю, то есть вселенную.

Таким образом, можно сказать, что суть естественных наук кроется, если кратко, в изучении материальной природы. Жизнь это форма организации материи, организмы это живая материя же, планеты и другие тела это материя и так далее.

Естественные науки оформились из натурфилософии и постепенно дистанцировались от предметов и научных влияний не свойственных им, то всего того, что не укладывается в критерии чувственного опыта и признаки материальности. Такие ограничения привели к сужению компетенции естественных наук, а в некотором смысле даже к догматичности их, в связи с фактическим существованием имматериальных феноменов и ноуменов, но невозможностью исследования их естественными науками из-за их принципиальной природы. Проблематику связанную с сказанным ранее я покажу на примере физики.

Физика – естественная наука изучающая простейшие, но одновременно наиболее общие закономерности материальных процессов, явлений и тел. Исходя из этого не существует явлений, процессов или тел материальной природы не подчиняющихся физическим законам. Именно поэтому физика выбрана для примера проблематики связанной с исследованиями естественных наук несвойственных ей областей природы.

Физика наука экспериментальная, её суждения основываются на чувственном опыте – эмпирическом исследовании, что означает, что в отрыве от математики и её символической логики теоретическая часть физики пострадает, а с включением математики в физику переносятся и специфические проблемы самой математики. Но основная проблема это ограниченность физики, собственно как и всех естественных наук в целом, в достоверном исследовании и описании самого естества, как всего естественного и существующего, так как, в качестве примера, не всё естественное материально, а отрицание последнего ещё одна проблема естественных наук в целом и физики в частности.

Отрицание этой проблематики или заявление её надуманности имеют ту же основную, но не единственную, причину, что и сами попытки исследований имматериальной природы естественными науками – догматизм. В своё время заняв в известный период истории человечества лидирующие позиции в объяснении мира естественные науки с трудом, в конкретных лицах и концепциях – это важно подчеркнуть, признают не способность дать исчерпывающие знания не то что о связке мир-разум, но и о чём-то одном. Да, практическая полезность и компетенция естественных наук в их конкретных областях это факт, но попытки исследовать неспецифические им области и природу приводит к известной проблеме, о которой далее.

Разумеется, совокупность ограниченности компетенции естественных наук происходит в примерно равной степени и от физиологии, и от химии – от каждой дисциплины естествознания, но традиционно проблематику с принципиальной непознаваемостью вне пределов компетенции естественных наук, но упорством в попытках этим заниматься и создавать суждения, претендующие на статус достоверных, называют физикализм. То есть существуют феномены и ноумены имматериальной природы, которые естественные науки исследовать не могут, но воплощая желания конкретных представителей этих наук, пытаются это делать, прибегая к различным ухищрениям, иногда доходящим до казуистики. Например, объяснение имматериальных феноменов и ноуменов как функций или следствий материальных процессов и явлений, что позволяет вроде как делать о них выводы с позиций естественных наук; вот такие попытки традиционно называют физикализмом. А если проще, то физикализм это стремление описать все научные знания языком физики, а значит утверждение, что кроме материальной природы, которую и описывает физика, ничего нет. О нём самом подробнее, а также о понятиях феномен, ноумен и других важных в исследовании этой темы я расскажу далее, а на этом параграф о естественных науках и их частном примере – физике можно объявить законченным.

sargelas.com

Физика - основа естественных наук

Физика - основа естественных наук

Огромное ветвистое древо естествознания выросло не сразу – оно медленно произрастало из натурфилософии – философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природы, рассматриваемой в ее целостности. Ранняя древнегреческая натурфилософия досократовского периода активно развивалась в ионийской школе и явилась по существу первой исторической формой философии вообще. Ионийская школа древнегреческой философии, отличающаяся стихийно-материалистическими взглядами, возникла в VI–V вв. до н. э. в ионийских колониях Греции. Ее представители – крупные мыслители древности: Фалес, Анаксимандр, Анаксимен (Милетская школа), Гераклит Эфесский, Диоген Аполлонийский – руководствовались основной идеей о единстве сущего, происхождении всех вещей из некоторого первоначала (воды, воздуха, огня), а также о всеобщей одушевленности материи.

Интерес к природе как объекту познания вызвал новый расцвет натурфилософии в эпоху Возрождения. Этот расцвет связан с Дж. Бруно, Б. Телезио, Т. Кампанеллой и другими известными мыслителями. Особое развитие натурфилософия получила в немецкой классической философии Фридриха Шеллинга (1775 – 1854), взгляды которого основывались на принципах объективно-идеалистической диалектики природы как живого организма.

Наряду с умозрительными и в определенной степени фантастическими представлениями натурфилософия содержала глубокие идеи диалектической трактовки природных явлений. Поступательное развитие экспериментального естествознания, и прежде всего физики, привело к постепенному вытеснению натурфилософии естественно-научными знаниями, базирующимися на опытах, на экспериментальных данных. Так в недрах натурфилософии зарождалась физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие такой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания. На стыке физики и других естественных наук возникли биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия и др. В соответствии с многообразием исследуемых форм материи и ее движения физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д.

Слово «физика» появилось еще в древние времена. В переводе с греческого оно означает «природа». Одно из основных сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля (384–322 до н. э.), ученика Платона, так и называлось «физика». Физика тех времен, конечно, носила натурфилософский характер. Тем не менее, предвидя развитие физики, Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движений, а кроме того, начала такого рода бытия».

Разнообразные формы движения материи изучаются различными науками, в том числе и физикой. Предмет физики, как, впрочем, и любой науки, может быть раскрыт по мере его детального изложения. Дать строгое определение предмета физики довольно сложно: границы между физикой и смежными дисциплинами весьма условны. На современной стадии развития определение физики как науки о природе должно дополняться более конкретным содержанием. В частности, советский физик академик А.Ф. Иоффе (1880 – 1960) определил физику как науку, изучающую общие свойства и законы движения вещества и поля. Действительно, в настоящее время общепризнано, что все взаимодействия обусловливаются посредством полей, например гравитационных, электромагнитных, полей ядерных сил. Поле наряду с веществом – одна из форм существования материи.

«Высшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира», – так считал Эйнштейн.

Одна из задач физики – выявление самого простого и самого общего в природе. В современном представлении самое простое – так называемые первичные элементы: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т. п. А наиболее общими свойствами материи принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др. Конечно, физика изучает и очень сложные явления и объекты. Однако при изучении сложное сводится к простому, конкретное – к общему. При этом устанавливаются универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной. В этом заключается один из существенных признаков физики как фундаментальной науки.

Учитывая определяющую роль физики и ее значение в науке, ее называют основой и лидером современного естествознания. Физика занимает особое место среди естественных наук.

Вопросами классификации и иерархии многочисленных естественных наук занимались ученые разных времен. Так, одна из первых попыток классификации естественных наук была сделана выдающимся французским физиком Андре Мари Ампером (1775–1836). Уже к тому времени общее число естественных наук превышало 200. Общую картину наук о природе Ампер представил в виде единой системы, состоящей из различных по характеру и глубине идей, а также из разных экспериментальных сведений. В такой классификации физика располагалась на первом уровне как наука наиболее фундаментальная, а химия – на втором, как бы вытекающая из физики.

Гораздо позднее – в середине XIX в. – на основе тщательного изучения истории развития наук немецкий химик Фридрих Кекуле (1829–1896) предложил иерархию естественных наук в форме четырех ее последовательных основных ступеней: механика, физика, химия, биология. В такой иерархии можно рассматривать молекулярную физику, термодинамику (учение о теплоте) как механику молекул, химию – физикой атомов, а биологию – химией белков или белковых тел.

Вопросы классификации и взаимосвязи естественных наук обсуждаются и по сей день. При этом существуют разные точки зрения. Одна из них – все химические явления, строение вещества и его превращение можно объяснить на основании физических знаний; ничего специфического в химии нет. Другая точка зрения – каждый вид материи и каждая форма материальной организации (физическая, химическая, биологическая) настолько обособлены, что между ними нет прямых связей. Конечно, такие разные точки зрения далеки от истинного решения сложнейшего вопроса классификации и иерархии естественных наук. Вполне очевидно одно – несмотря на то, что физика – фундаментальная отрасль естествознания, каждая из естественных наук (при одной и той же общей задаче изучения природы) характеризуется своим предметом исследования, своей методикой исследования и базируется на своих законах, не сводимых к законам других отраслей науки. И серьезные достижения в современном естествознании наиболее вероятны при успешном сочетании всесторонних знаний, накопленных в течение продолжительного времени и в физике, и в химии, и в биологии, и во многих других естественных науках.

Возвращаясь к мысли, изложенной в начале этого параграфа, можно сказать: натурфилософия породила физику. Однако также определенно можно утверждать и другое: физика выросла из потребностей механики (развитие механики у древних греков, например, было вызвано запросами строительной и военной техники того времени). Техника в свою очередь определяет направление физических исследований (например, в свое время задача создания наиболее экономичных тепловых двигателей вызвала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень производства. Физика – база для создания новых отраслей техники (электронной техники, ядерной техники и др.).

Физика тесно связана и с философией, из недр которой она вышла. Такие крупные открытия в области физики, как закон сохранения и превращения энергии, второе начало термодинамики, соотношение неопределенностей и другие, являлись и являются ареной острой борьбы между сторонниками разных философских течений. Научные открытия служат реальной почвой для многих философских мыслей. Изучение открытий и их философское обобщение играют большую роль в формировании научного мировоззрения.

physik.itais.ru

ФИЗИКА КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА О ПРИРОДЕ. МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ Физика как естественная наука. Методы научного познания - Учебник Физика 7 класс - Пшенічка П.Ф.

Раздел И Физика как естественная наука. Методы научного познания

§ 1. ФИЗИКА КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА О ПРИРОДЕ. МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

Что изучает физика

Физика - это наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства и законы движения объектов окружающего мира.

Физиков интересует, из чего все состоит, каково происхождение мира, в котором мы живем, что ждет наш мир в далеком будущем и какова суть наблюдаемых нами явлений. Собственно говоря, это интересует каждого из нас.

Слово «фундаментальный» означает «основной», недаром основу дома называют фундаментом. Когда говорят, что физика - это фундаментальная наука, то имеют в виду, что эту науку интересуют основы основ - ее интересы простираются от малейших частиц вещества, таких как атомы, протоны, нейтроны, электроны, нейтрино, кварки... до крупнейших образований - планет, звезд, черных дыр, галактик, квазаров. Для этих исследований созданы различного типа и назначения приборы, от микроскопов (рис. 1.1) до телескопов (рис. 1.3).

Рис. 1.1. Микроскоп

Как физики изучают природу. Физические явления

Вы наверное давно заметили, что мир вокруг нас постоянно меняется. Яблоки с дерева падают вниз, а шары, наполненные гелием поднимаются вверх. Изменения в природе, называют явлениями.

События происходят в определенном порядке, то есть с течением времени: сначала мы, например, видим молнию (рис. 1.2), а затем слышим гром. Если вас заинтересовало какое-то явление, вы должны себе задать вопрос: «Почему так происходит, в чем тут причина?»

Явления имеют разную природу. Падение яблока и полет воздушного шара - это механическое движение. Гром - это звуковая волна, а молния - это свет, электричество и много других сопутствующих явлений. Свет, как и звук, имеет волновую природу, но эти волны существенно отличаются. Звук - это механическая волна, которая распространяется в определенной среде - твердом, жидком или газе. Свет - это электромагнитная волна, которая может распространяться даже в вакууме. Скорость света в вакууме (300 000 км/с) примерно в 900 000 раз больше скорости звука в воздухе (около 330 м/с).

Рис. 1.2. Явление молнии

Физика основана на фактах, полученных в результате наблюдений. Наблюдения часто бывают случайными, но факты добывают в результате планомерно проводимых экспериментов, используя физические приборы и проводя измерения. Добытые факты нужно объяснить - так появляются предположения, которые в науке называют гипотезами. Проверенные многими исследователями гипотезы становятся теориями.

Физики изучают явления природы с помощью физических приборов и объясняют их с помощью физических теорий.

Видеть общее и отличия

Любознательным хочется все знать, но как этого достичь, когда невозможно запомнить даже часть фактов из энциклопедии? Так, знать все - невозможно, но можно понять очень много вещей с помощью теории. Хорошая теория при помощи немногих принципов объясняет огромный объем явлений и фактов.

Одним из признаков творческого ума является способность замечать подобное и различия при сравнении различных явлений. Известный английский физик Исаак Ньютон, наблюдая за падением яблока, сумел связать это явление с вращением Луны вокруг Земли а Земли вокруг Солнца. В результате ему удалось открыть один из наиболее знаменитых физических законов - закон всемирного тяготения. Сила притяжения управляет не только падением тел и Солнечной системой, но и целыми скоплениями звезд - галактиками, а также скоплениями галактик.

Таким образом всего один закон поставил на место тысячи разрозненных явлений, объединив их в систему.

Наблюдаем за небом

Когда мы смотрим на звездное небо, нас поражает грандиозность и величие Космоса. Люди наблюдают за небом уже много тысячелетий, частично из любопытства, а в основном из практических потребностей, и занимаются этим астрономы. Но объяснили и по-настоящему поняли увиденное именно физики.

Солнце - ближайшая к нам звезда - это раскаленная газовый шар, диаметр которого примерно 1,5 млн. км, а наша планета находится от нее на расстоянии 150 млн. км. Температура на «поверхности» Солнца достигает 6000 градусов, а в центре она составляет уже 15 млн. градусов. При таких температурах происходят термоядерные реакции, которые дают возможность заре излучать энергию на протяжении десятков миллиардов лет. Откуда же все это стало известным?!

Рис. 1.3. Любительский телескоп

Физические приборы в астрономии. Объект - свет

Физические приборы широко используются учеными других специальностей. В результате взаимодействия физики и астрономии возникли новые науки - космическая физика и астрофизика.

Оказывается, что свет несет значительную информацию о зарю: а) температуру; б) она приближается к нам или удаляется; в) скорость движения г) из каких веществ она состоит.

Физические приборы, установленные на телескопах позволяют измерить все эти физические величины и определить точность этих измерений. Первый линзовый телескоп построил итальянский физик Галилео Галилей, а первый зеркальный телескоп - английский физик Исаак Ньютон.

Физики научились расшифровывать информацию, которая приносит не только видимый свет, но и невидимое инфракрасное и ультрафиолетовое свет, а также радиоволны и рентгеновские и гамма-лучи (которые, кстати, также распространяются со скоростью света).

Рис. 1.4. Галактика М 31 находится так далеко, что свет от нее идет до нас примерно 2,8 млн. лет (за одну секунду свет преодолевает 300 000 км). Это одно из ближайших к нам звездных скоплений, и наша Галактика - Млечный путь (Galaxy - лат. «молоко») - очень на нее похожа

Галактики

Современные телескопы (рис. 1.5) дают возможность видеть звездные системы - галактики, которые находятся на огромных расстояниях от нас. На рисунке 1.3 изображен фотографию соседней с нами галактики М 31, которая наблюдается в созвездии Андромеды.

В ясную погоду темной ночью на небе можно увидеть светлую полосу, которая тянется через весь небосвод - Млечный путь - скопление такого огромного количества звезд, что наш глаз их не различает. Это вид изнутри на Нашу Галактику (или Млечный Путь), которая подобна М 31 и насчитывает около 200 млрд. зрение и имеет диаметр 100 000 световых лет (световой год - это расстояние, что ее проходит свет за один год). Этот своеобразный звездный диск делает один оборот за 250 млн. лет. Наша Солнечная система наше Солнце и планеты, которые вращаются вокруг него) расположена достаточно далеко от центра Галактики (около 35 000 световых лет).

Рис. 1.5. Большой телескоп Крымской астрофизической обсерватории

Расстояние от самых дальних галактик до нас свет преодолевает примерно за 14 млрд. лет. Это означает, что мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад. Таким образом, мощный телескоп позволяет заглянуть в прошлое Вселенной и играет роль своеобразной машины времени.

Подведем итоги

• При изучении явлений окружающего мира физики делают опыты и вычисления, на основе которых создаются физические теории.

• Физики научились получать и передавать информацию с помощью света и радиоволн.

• Полученные физиками знания дают нам возможность понимать окружающий мир и способствуют прогрессу человечества.

Творческие задания

1.1. Внимательно рассмотрите рис. 1.2. Сколько вопросов вы сможете задать об явление молнии, изображенное на рисунке?

1.2. Где находятся крупнейшие в мире телескопы? Их размеры и характеристики?

1.3. Что общего и чем отличаются видимый свет и инфракрасное и ультрафиолетовое свет?

1.4. Которая основное отличие телескопов, сконструированных двумя выдающимися физиками, Ньютоном и Галилеем?

Упражнение 1

1. Которые а) маленькие и б) крупнейшие объекты исследует физика?

2. Приведите примеры физических приборов.

3. Для каких нужд используют в физике приборы?

4. Приведите примеры: а) механических; б) звуковых, тепловых, г) электрических и д) световых явлений.

5. Какова природа света?

6. Как ученые определяют состав звезд, их температуру и скорость?

7. Назовите несколько разновидностей телескопов, которыми исследуют Вселенную.

8. Почему телескоп можно назвать своеобразной «машиной времени»?

9. Физический закон «руководит» падением тел и движением планет?

10. С какой скоростью распространяется свет?

11. Какое расстояние называют световым годом»?

12. Какое расстояние в километрах от нас до Солнца?

13. Какая температура на а) поверхности и б) в центре Солнца. в) Почему слово «поверхность» в тексте параграфа взято в кавычки?

14. Что представляет собой Млечный путь?

15. Сколько зрение насчитывает наша Галактика?

16. Как далеко от нас находится «край» Вселенной?

17. Почему мы сначала видим молнию, я только потом слышим гром?

18. Во сколько раз расстояние от Земли до Солнца больше диаметра Солнца?

19. Вычислите, какое расстояние в километрах проходит свет за а) одну минуту, б) час в) сутки г) один год?

20. Во сколько раз Солнце больше земли?

21. Выразите скорость света в м/сек.

22. Почему телескопы строят высоко в горах, или выносят за пределы атмосферы?

23. На какое расстояние от Земли уже распространились в космос сигналы наших радиостанций?

24. Почему, когда мы смотрим ночью на звездное небо, оно кажется похожим на сферический купол? Так и говорят - «небесная сфера».

schooled.ru

Естественная наука - это... Что такое Естественная наука?

 Естественная наука

Есте́ственные нау́ки (нем. Naturwissenschaften) — разделы науки, отвечающие за изучение внешних по отношению к человеку, природных (естественных — от «естество», природа) явлений. Происхождение естественных наук связано с применением философского натурализма к научным исследованиям. Принципы натурализма требуют изучать и использовать законы природы, не привнося в них законы, вводимые человеком, т.е. исключая произвол человеческой воли. Понятие о естественных науках введено также для их размежевания с наукамигуманитарными и социальными (в России последние нередко объединяют в комплекс наук об обществе). Математику объединяют с логикой в комплекс формальных наук, и не включают в естественные науки, поскольку их методология существенно отличается от методологии естественных наук [1][2][3][4][5]

Истоки естественных наук

Основой естественных наук следует считать естествознание — науку о природных явлениях. Соответственно, первыми представителями естественных наук следует считать великих естествоиспытателей прошлого, таких, как Блез Паскаль, Исаак Ньютон, Михаил Ломоносов.

С течением времени общее направление естествознания разделилось на обособленные научные направления.

Направления естественных наук

Базовые науки:

Основа естественных наук

Базисом естественных наук следует считать математику.

Все современные естественные науки так или иначе используют математический аппарат для описания рассматриваемых явлений.

Таким образом, естественные науки предполагают точное формульное определение закономерностей, описывающих рассматриваемые природные явления; а также формульную запись новых гипотез и теорий.

В результате, обеспечиваемые естественными науками описания содержат численные значения. Кроме того, благодаря точным математическим выкладкам любая гипотеза может быть проверена и при необходимости скорректирована.

Примечания

  1. ↑ C. West Churchman (1940). Elements of Logic and Formal Science, J.B. Lippincott Co., New York.
  2. ↑ James Franklin (1994). The formal sciences discover the philosophers' stone. In: Studies in History and Philosophy of Science. Vol. 25, No. 4, pp. 513–533, 1994.
  3. ↑ Stephen Leacock (1906). Elements of Political Science. Houghton, Mifflin Co, 417 pp.
  4. ↑ Bernt P. Stigum (1990). Toward a Formal Science of Economics. MIT Press.
  5. ↑ Marcus Tomalin (2006), Linguistics and the Formal Sciences. Cambridge University Press.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Естественная монополия
  • Естественная параметризация

Смотреть что такое "Естественная наука" в других словарях:

  • естественная наука — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN natural science The branches of science dealing with objectively measurable phenomena pertaining to the transformation and relationships of energy and matter; includes biology …   Справочник технического переводчика

  • естественная наука — ▲ наука ↑ относительно, природа естествознание. естественные науки. природоведение. ▼ физика, астрономическая наука …   Идеографический словарь русского языка

  • Naturwissenschaftliche psychologie (психология как естественная наука) — Сегодня некоторые ун ты официально относят психологию к разряду соц. наук, а некоторые к разряду биолог. наук. Это искусственное разделение психологии и отнесение ее к классу гуманит. (Geisteswissenschaften) или естественных (Naturwissenschaften) …   Психологическая энциклопедия

  • Естественная информатика — это научное направление, изучающее процессы обработки информации, протекающие в природе, мозге и человеческом обществе. Она опирается на такие классические научные направления, как теории эволюции, морфогенеза и биологии развития, системные… …   Википедия

  • Естественная установка — Естественная установка  понятие феноменологии Э. Гуссерля. Естественная установка  это «наивный» взгляд на мир, видящий вещи существующими вне нас, в пространстве и времени. В таком нормальном, естественном восприятии я (субъект) вижу… …   Википедия

  • естественная установка сознания —         ЕСТЕСТВЕННАЯ УСТАНОВКА СОЗНАНИЯ понятие феноменологии, означающее ментальную позицию человека в повседневной жизни. По Э. Гуссерлю («Опыт и суждение»), это наивная установка сознания, универсум его дорефлексивных очевидностей. Е. у. с.… …   Энциклопедия эпистемологии и философии науки

  • наука естественная — ее объектом выступает природа, органическая и неорганическая. Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю. Головин. 1998 …   Большая психологическая энциклопедия

  • Естественная монополия — состояние рынка, при котором удовлетворение спроса эффективнее при отсутствие конкуренции в силу технологических особенностей производства (в связи с понижением издержек производства на единицу товара по мере увеличения объема производства), а… …   Политология. Словарь.

  • ЕСТЕСТВЕННАЯ ТЕОЛОГИЯ — [лат. theologia naturalis], термин, очерчивающий особую область философско богословских размышлений и исследований, общей характерной чертой к рых является признание в качестве отправного факта того, что всякий человек естественным образом… …   Православная энциклопедия

  • Естественная история (Плиний) — У этого термина существуют и другие значения, см. Естественная история (значения). Титульный лист издания 1669 года. «Естественная история» (Naturalis Historia)  составленная примерн …   Википедия

Книги

  • Химия. Естественная наука в комиксах, Гоник, Ларри , Криддл, Крейг. Эта замечательная книга с остроумными иллюстрациями дает представление об истории химии, знакомит с атомной теорией вещества, затрагивает важнейшие темы из областей физической и органической… Подробнее  Купить за 356 руб
  • Химия. Естественная наука в комиксах, Гоник Л., Криддл К.. Химия — это наука о тайном, о невидимом, о скрытом. Неудивительно, что раскрытие ее секретов потребовало очень много времени. Но оно того стоило! Именно благодаря химии появилась цивилизация,… Подробнее  Купить за 336 руб
  • Химия. Естественная наука в комиксах, Гоник Ларри. Химия — это наука о тайном, о невидимом, о скрытом. Неудивительно, что раскрытие ее секретов потребовало очень много времени. Но оно того стоило! Именно благодаря химии появилась цивилизация,… Подробнее  Купить за 323 руб
Другие книги по запросу «Естественная наука» >>

veter.academic.ru